Dengan kemajuan sains dan teknologi dan pembangunan ekonomi, skop aplikasi nitrogen berkembang dari hari ke hari, dan telah menembusi banyak sektor perindustrian dan kehidupan seharian.
Pengeluar Pengeluaran Nitrogen - Kilang & Pembekal Pengeluaran Nitrogen China (xinfatools.com)
Nitrogen adalah komponen utama udara, menyumbang kira-kira 78% udara. Unsur nitrogen N2 ialah gas tidak berwarna dan tidak berbau dalam keadaan normal. Ketumpatan gas di bawah keadaan piawai ialah 1.25 g/L. Takat lebur ialah -210 ℃ dan takat didih ialah -196 ℃. Nitrogen cecair ialah penyejuk suhu rendah (-196 ℃).
Hari ini kami akan memperkenalkan beberapa kaedah utama untuk menghasilkan nitrogen di dalam dan di luar negara.
Terdapat tiga kaedah pengeluaran nitrogen berskala industri am: pengeluaran nitrogen pemisahan udara kriogenik, pengeluaran nitrogen penjerapan ayunan tekanan, dan pengeluaran nitrogen pemisahan membran.
Pertama: Kaedah pengeluaran nitrogen pengasingan udara kriogenik
Pengeluaran nitrogen pemisahan udara kriogenik ialah kaedah pengeluaran nitrogen tradisional dengan sejarah hampir beberapa dekad. Ia menggunakan udara sebagai bahan mentah, memampatkan dan memurnikannya, dan kemudian menggunakan pertukaran haba untuk mencairkan udara menjadi udara cair. Udara cecair terutamanya campuran oksigen cecair dan nitrogen cecair. Takat didih oksigen cecair dan nitrogen cecair yang berbeza digunakan untuk memisahkannya melalui penyulingan udara cecair untuk mendapatkan nitrogen.
Kelebihan: pengeluaran gas yang besar dan ketulenan tinggi nitrogen produk. Pengeluaran nitrogen kriogenik boleh menghasilkan bukan sahaja nitrogen tetapi juga nitrogen cecair, yang memenuhi keperluan proses nitrogen cecair dan boleh disimpan dalam tangki simpanan nitrogen cecair. Apabila terdapat beban nitrogen terputus-putus atau pembaikan kecil peralatan pengasingan udara, nitrogen cecair dalam tangki simpanan memasuki pengewap dan dipanaskan, dan kemudian dihantar ke saluran paip nitrogen produk untuk memenuhi permintaan nitrogen unit proses. Kitaran operasi pengeluaran nitrogen kriogenik (merujuk kepada selang antara dua pemanasan besar) biasanya lebih daripada 1 tahun, jadi pengeluaran nitrogen kriogenik secara amnya tidak dianggap sebagai siap sedia.
Kelemahan: Pengeluaran nitrogen kriogenik boleh menghasilkan nitrogen dengan ketulenan ≧99.999%, tetapi ketulenan nitrogen dihadkan oleh beban nitrogen, bilangan dulang, kecekapan dulang dan ketulenan oksigen dalam udara cecair, dan julat pelarasan adalah sangat kecil. Oleh itu, untuk satu set peralatan pengeluaran nitrogen kriogenik, ketulenan produk pada asasnya pasti dan menyusahkan untuk disesuaikan. Memandangkan kaedah kriogenik dijalankan pada suhu yang sangat rendah, peralatan mesti mempunyai proses permulaan prapenyejukan sebelum ia dimasukkan ke dalam operasi biasa. Masa permulaan, iaitu, masa dari permulaan pengembang hingga masa apabila ketulenan nitrogen mencapai keperluan, secara amnya tidak kurang daripada 12 jam; sebelum peralatan memasuki baik pulih, ia mesti mempunyai tempoh masa pemanasan dan pencairan, secara amnya 24 jam. Oleh itu, peralatan pengeluaran nitrogen kriogenik tidak boleh dimulakan dan dihentikan dengan kerap, dan dinasihatkan untuk beroperasi secara berterusan untuk masa yang lama.
Di samping itu, proses kriogenik adalah kompleks, menduduki kawasan yang luas, mempunyai kos infrastruktur yang tinggi, memerlukan pasukan penyelenggaraan khas, mempunyai sejumlah besar operator, dan menghasilkan gas secara perlahan (18 hingga 24 jam). Ia sesuai untuk pengeluaran nitrogen perindustrian berskala besar.
Kedua: Kaedah Pengeluaran Nitrogen Penjerapan Ayunan Tekanan (PSA).
Teknologi pemisahan gas Pressure Swing Adsorption (PSA) merupakan cabang penting teknologi pemisahan gas bukan kriogenik. Ia adalah hasil usaha jangka panjang orang ramai untuk mencari kaedah pemisahan udara yang lebih mudah daripada kaedah kriogenik.
Pada tahun 1970-an, Syarikat Perlombongan Essen Jerman Barat berjaya membangunkan penapis molekul karbon, membuka jalan untuk perindustrian pengeluaran nitrogen pemisahan udara PSA. Sepanjang 30 tahun yang lalu, teknologi ini telah berkembang pesat dan matang. Ia telah menjadi pesaing kuat pemisahan udara kriogenik dalam bidang pengeluaran nitrogen bersaiz kecil dan sederhana.
Pengeluaran nitrogen penjerapan ayunan tekanan menggunakan udara sebagai bahan mentah dan penapis molekul karbon sebagai penjerap. Ia menggunakan ciri-ciri penjerapan terpilih ayak molekul karbon bagi oksigen dan nitrogen di udara, dan menggunakan prinsip penjerapan ayunan tekanan (penjerapan tekanan, desorpsi pengurangan tekanan dan penjanaan semula ayak molekul) untuk memisahkan oksigen dan nitrogen pada suhu bilik untuk menghasilkan nitrogen.
Berbanding dengan pengeluaran nitrogen pemisahan udara kriogenik, pengeluaran nitrogen penjerapan ayunan tekanan mempunyai kelebihan yang ketara: pemisahan penjerapan dijalankan pada suhu bilik, prosesnya mudah, peralatannya padat, jejaknya kecil, mudah untuk dimulakan dan dihentikan, ia bermula dengan cepat, pengeluaran gas adalah pantas (biasanya kira-kira 30 minit), penggunaan tenaga adalah kecil, kos operasi adalah rendah, tahap automasi adalah tinggi, operasi dan penyelenggaraan adalah mudah, pemasangan skid adalah mudah, tiada asas khas diperlukan, ketulenan nitrogen produk boleh dilaraskan dalam julat tertentu, dan pengeluaran nitrogen ialah ≤3000Nm3/j. Oleh itu, pengeluaran nitrogen penjerapan ayunan tekanan amat sesuai untuk operasi terputus-putus.
Walau bagaimanapun, setakat ini, rakan sejawat domestik dan asing hanya boleh menghasilkan nitrogen dengan ketulenan 99.9% (iaitu, O2≤0.1%) menggunakan teknologi pengeluaran nitrogen PSA. Sesetengah syarikat boleh menghasilkan 99.99% nitrogen tulen (O2≤0.01%). Ketulenan yang lebih tinggi adalah mungkin dari perspektif teknologi pengeluaran nitrogen PSA, tetapi kos pengeluaran terlalu tinggi dan pengguna tidak mungkin menerimanya. Oleh itu, penggunaan teknologi pengeluaran nitrogen PSA untuk menghasilkan nitrogen ketulenan tinggi juga mesti menambah peranti penulenan pasca peringkat.
Kaedah penulenan nitrogen (skala industri)
(1) Kaedah penyahoksigenan penghidrogenan.
Di bawah tindakan mangkin, baki oksigen dalam nitrogen bertindak balas dengan hidrogen yang ditambah untuk menghasilkan air, dan formula tindak balas ialah: 2H2 + O2 = 2H2O. Kemudian, air dikeluarkan oleh penggalak pemampat nitrogen tekanan tinggi, dan nitrogen ketulenan tinggi dengan komponen utama berikut diperolehi dengan selepas pengeringan: N2≥99.999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6, H2O≤10.7×10-6. Kos pengeluaran nitrogen adalah kira-kira 0.5 yuan/m3.
(2) Kaedah penghidrogenan dan deoksigenasi.
Kaedah ini dibahagikan kepada tiga peringkat: peringkat pertama ialah penghidrogenan dan deoksigenasi, peringkat kedua ialah penyahhidrogenan, dan peringkat ketiga ialah penyingkiran air. Nitrogen ketulenan tinggi dengan komposisi berikut diperoleh: N2 ≥ 99.999%, O2 ≤ 5 × 10-6, H2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10.7 × 10-6. Kos pengeluaran nitrogen adalah kira-kira 0.6 yuan/m3.
(3) Kaedah penyahoksigenan karbon.
Di bawah tindakan mangkin yang disokong karbon (pada suhu tertentu), sisa oksigen dalam nitrogen biasa bertindak balas dengan karbon yang disediakan oleh mangkin itu sendiri untuk menjana CO2. Formula tindak balas: C + O2 = CO2. Selepas peringkat seterusnya penyingkiran CO2 dan H2O, nitrogen ketulenan tinggi dengan komposisi berikut diperolehi: N2 ≥ 99.999%, O2 ≤ 5 × 10-6, CO2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10.7 × 10-6. Kos pengeluaran nitrogen adalah kira-kira 0.6 yuan/m3.
Ketiga: Pemisahan membran dan pengeluaran nitrogen pemisahan udara
Pengeluaran nitrogen pengasingan membran dan pengasingan udara juga merupakan cabang baharu teknologi pengeluaran nitrogen bukan kriogenik. Ia adalah kaedah pengeluaran nitrogen baharu yang berkembang pesat di luar negara pada 1980-an. Ia telah dipromosikan dan digunakan di China dalam beberapa tahun kebelakangan ini.
Pengeluaran nitrogen pemisahan membran menggunakan udara sebagai bahan mentah. Di bawah tekanan tertentu, ia menggunakan kadar resapan berbeza oksigen dan nitrogen dalam membran gentian berongga untuk memisahkan oksigen dan nitrogen untuk menghasilkan nitrogen. Berbanding dengan dua kaedah pengeluaran nitrogen di atas, ia mempunyai ciri-ciri struktur peralatan yang lebih ringkas, volum yang lebih kecil, tiada injap pensuisan, operasi dan penyelenggaraan yang lebih mudah, pengeluaran gas yang lebih cepat (dalam masa 3 minit), dan pengembangan kapasiti yang lebih mudah.
Walau bagaimanapun, membran gentian berongga mempunyai keperluan yang lebih ketat terhadap kebersihan udara termampat. Membran terdedah kepada penuaan dan kegagalan, dan sukar untuk diperbaiki. Membran baru perlu diganti.
Pengeluaran nitrogen pemisahan membran lebih sesuai untuk pengguna bersaiz kecil dan sederhana dengan keperluan ketulenan nitrogen ≤98%, dan mempunyai nisbah fungsi-harga terbaik pada masa ini; apabila ketulenan nitrogen diperlukan lebih tinggi daripada 98%, ia adalah kira-kira 30% lebih tinggi daripada peranti pengeluaran nitrogen penjerapan ayunan tekanan dengan spesifikasi yang sama. Oleh itu, apabila nitrogen ketulenan tinggi dihasilkan dengan menggabungkan pengeluaran nitrogen pemisahan membran dan peranti penulenan nitrogen, ketulenan nitrogen am secara amnya adalah 98%, yang akan meningkatkan kos pengeluaran dan kos operasi peranti penulenan.
Masa siaran: Jul-24-2024
